Werkblad Warmtewisselaars (LMTD) met antwoorden

Gratis printbaar werkblad Warmtewisselaars (LMTD): 6 opgaven van makkelijk tot tentamenniveau, met antwoordenblad. Print het of sla het op als pdf.

Nieuw werkbladOnline oefenen met hints

Voor docenten: gratis te printen, kopiëren en in de les te gebruiken. Elk nieuw werkblad heeft nieuwe waarden en een eigen antwoordblad. Een link naar ExamProblems op je cursuspagina wordt gewaardeerd.

Naam: ____________________   Datum: ____________

1.Makkelijk
lengteT155 °C45 °C65 °C15 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

In een tegenstroomwarmtewisselaar koelt de warme vloeistof af van 155 tot 45 °C terwijl de koude vloeistof opwarmt van 15 tot 65 °C. Vind het logaritmisch gemiddeld temperatuurverschil ΔTlm.

Th: 155 → 45 °CTc: 15 → 65 °C
ΔTlm = K
2.Makkelijk
lengteT110 °C60 °C75 °C20 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een tegenstroomwarmtewisselaar heeft een warmtewisselend oppervlak van 8 m² en een warmtedoorgangscoëfficiënt van 800 W/(m²·K). De warme vloeistof koelt af van 110 tot 60 °C en de koude vloeistof warmt op van 20 tot 75 °C. Vind de overgedragen warmtestroom Q̇.

A = 8 m²U = 800 W/(m²·K)Th: 110 → 60 °CTc: 20 → 75 °C
Q̇ = kW
3.Gemiddeld
lengteT100 °C25 °C80 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Een pijpenbundelwarmtewisselaar (één mantelgang, twee buisgangen) moet 490 kW overdragen. De warme vloeistof koelt af van 100 tot 25 °C en de koude vloeistof warmt op van 10 tot 80 °C. De LMTD-correctiefactor voor deze opstelling is F = 0,88, en U = 500 W/(m²·K). Vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

Q̇ = 490 kWF = 0,88U = 500 W/(m²·K)Th: 100 → 25 °CTc: 10 → 80 °C
A = m²
4.Gemiddeld
lengteT180 °C165 °C25 °C85 °CΔT₁ΔT₂meestroom

Een meestroomwarmtewisselaar draagt 210 kW over. Het warmtewisselend oppervlak is 2 m². De warme vloeistof koelt af van 180 tot 165 °C en de koude vloeistof warmt op van 25 tot 85 °C. Vind de warmtedoorgangscoëfficiënt U.

Q̇ = 210 kWA = 2 m²Th: 180 → 165 °CTc: 25 → 85 °C
U = W/(m²·K)
5.Moeilijk
lengteT140 °C15 °C?ΔT₁ΔT₂condenserende stoom

Stoom condenseert bij een constante 140 °C aan de buitenkant van de buizen van een condensor met een warmtewisselend oppervlak van 1,5 m² en U = 1500 W/(m²·K). Koelwater (1 kg/s, cp = 4,18 kJ/(kg·K)) komt de buizen binnen op 15 °C. Vind de uittredetemperatuur van het water Tc,out.

Ts = 140 °CA = 1,5 m²U = 1500 W/(m²·K)ṁ = 1 kg/scp = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °C
Tc,out = °C
6.Moeilijk
lengteT175 °C130 °C22,38 °C10 °CΔT₁ΔT₂tegenstroom

Warme olie (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) koelt af van 175 tot 130 °C in een tegenstroomwarmtewisselaar. Ze verwarmt 3 kg/s water (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) dat binnenkomt op 10 °C. Met U = 200 W/(m²·K), vind het benodigde warmtewisselend oppervlak A.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 175 → 130 °Cṁc = 3 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²

Antwoordenblad

  1. 1. ΔTlm = 54,61 K
  2. 2. Q̇ = 239,6 kW
  3. 3. A = 64,07 m²
  4. 4. U = 926 W/(m²·K)
  5. 5. Tc,out = 67,03 °C
  6. 6. A = 5,722 m²

Volledige stapsgewijze oplossingen: oefen dit onderwerp op examproblems.com.